变频装置谐波分析

发布时间:2014-04-11 18:30   类型:案例分享   人浏览

   保定瑞祥电力设备有限公司是一家是集研发、生产、销售、应用于一体的高新技术企业。公司成立于2005年10月,是专业从事电力系统谐波滤波无功补偿装置的专业生产厂家。产品以节电、环保、高效为方向,主要服务于冶金、电力、石油、化工等系统。

    当今电力电子设备高速发展,电力电子装置的广泛应用给人们带来工作环境的改善和用电效能的提高,但同时也带来了谐波污染和电压波形的变坏。严重的谐波污染影响电器设备的正常工作,对供电系统运行危害很大。它可能使电容器过载损坏,电机运行不稳定,继电保护装置误动作,计算机等敏感电器产生数据错误。

    电力
滤波补偿装置具有滤波兼无功补偿的功能,在滤除高次谐波的同时提高功率因数,保护供电系统安全。其以技术成熟、结构简单、造价低廉、对高次谐波的滤除有明显的抑制作用,使谐波含量大幅降低,达到国家标准要求,已广泛应用于各种谐波的供电系统中。

    作为一家以科技产品为主的企业,瑞祥一直把“创新,品质,服务”的理念,深化到每一个生产及管理环节上。开发生产有自主知识产权,适合中国国情的电力产品。是祥瑞人不断为之奋斗的目标。提供优质完善的服务是瑞祥不变的经营宗旨。
一、彩钢板生产线概述

彩钢板生产线车间以0.4kV电压供电,其主要电气设备为6脉动整流变频器,整流设备在工作中在把交流变为直流的同时产生大量的谐波,属典型谐波源;谐波电流注入电网,在电网阻抗上产生谐波电压,引起电网电压电流畸变,影响供电质量及运行安全,使线路损耗及电压偏移增加,对电网和工厂本身电气设备均会产生不良的影响。

特征谐波分析

1) 变频器整流装置为6脉动可控整流;

2) 整流装置所产生的谐波为6K+1次奇次谐波,采用傅立叶级数对电流进行分解变换,可知电流波形含有6K±1次高次谐波,根据对中频炉的测试数据,其谐波电流含有量见下表:

6脉动桥式换流器谐波电流含有量:(In/I1)

 谐波次数

5

7

11

13

17

19

23

25

 谐波含量

0.21

0.11

0.08

0.07

0.02

0.01

0.007

0.006

变频器在工作过程中,产生大量的谐波,针对测试及计算结果,特征谐波主要以5次为、7次,谐波电流比较大,电压电流畸变严重。

二、供电系统及数据

公司由一路10KV进线,厂内安装2500KVA整流变压器2台,均为10KV/0.4KV。整流变压器分别带2条彩钢板生产线,如下图:

三、滤波补偿装置设计依据

1、根据电能质量  公用电网谐波    GB/T14519-1993

2、根据电能质量  电压波动和闪变   GB12326-2000

3、低压无功功率补偿装置总技术条件 GB/T 15576-1995

4、低压无功就地补偿装置       JB/T 7115-1993

5、根据供电系统阻抗和相关参数

6、根据现场测量结果及仿真计算

四、治理方案

1、 治理目标

    根据企业实际情况,我公司针对变频器谐波治理无功补偿设计了整套滤波补偿方案,综合考虑负荷功率因数、谐波吸收需要和背景谐波,在企业变压器2500KVA 低压侧各安装一套谐波滤波装置对谐波进行治理,原有电容补偿柜退出运行。

滤波装置谐波电流的设计满足国标GB/T14549-93《电能质量 公用电网谐波》的管理规定。

l 在0.4KV系统运行方式下,滤波设备投运后,滤波器吸收点处某次谐波的幅值及含有量都有大幅度下降,功率因数0.95以上。

l 不因为投入滤波装置而引起某次谐波的谐振或谐振过电压、过电流。

2、方案确定

由于变频器在工作过程中谐波较大,如5次谐波达到了基波电流的20.5%,对电网、设备本身和其它用户都造成了不同程度的影响。另外,考虑设备的功率因数特点,在设计时要做到谐波消除补偿无功提高功率因数等。

针对设备的特性本方案采用滤波兼无功补偿的方式,它的主要作用:改善供电系统的稳定性;抑制谐波电流以减少谐波造成的危害,提高功率因数。

彩钢板生产线工作过程负荷相对比较稳定,谐波含量较大,功率因数较低。从测试数据看主要谐波成分是5次 、7次其中以5次谐波为最大,电压畸变严重。综上因素考虑滤波装置设计5次LC滤波主吸收支路及11条精补滤波之路,吸收5及以上次数的谐波同时补充功率无功提高功率因数。方案采用仿真法对各回路投入时是否产生非特征频率的谐振进行分析,并最终确定回路的参数。

3、技术特点

l 针对用户系统谐波无功专门设计制造,消除特性谐波补偿无功功率,滤波效果明显。

l 对于5谐波电流吸收率达到80%以上,谐波满足  GB/T14549-93要求。 

l 根据谐波源的特性设定滤波器的投切方式和控制策略。

l 检测系统情况,按照负荷的无功电流、谐波电流进行实现跟踪。 
使受电功率因数提高到0.95以上,降低配电网的线损、增加配电变压器的承载效率。

l 补偿过程中电网电压波动满足国家标准GB/12326-90要求,即:满负荷到轻负荷补偿变化引起的一次侧电压波动≤2.5%。

l 装置保护措施:过电压保护、过电流保护、欠电压保护、接地保护、 过热保护。

l 系统不产生无线电(射频)电磁干扰。

l 运行方式:全自动,连续工作。

l 供电系统及滤波原理图:



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